一种电池顶盖和单体电池的制作方法

[0001]
本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电池顶盖和单体电池。


背景技术：

[0002]
锂离子电池具有功率密度大、可快速充放电以及使用寿命长的特点，目前已经成为电池能源市场的主流，并被广泛应用于汽车动力装置、储能装置、电动工具、电子电器、紧急设备和军事领域等。随着设备的发展，人们对锂离子电池的性能，尤其是对锂离子电池的可靠性、安全性及使用性价比提出了更高的要求。
[0003]
现有的锂离子电池的电池顶盖中，为了保证电池顶盖上极柱与顶盖盖板之间的密封效果，极柱与盖板之间的缝隙内一般设有密封圈，空气、电解液或两者共同进入缝隙接触密封圈，使得密封圈受到腐蚀和氧化，久而久之，加速密封圈老化，降低了密封圈的寿命，从而降低了顶盖盖板与极柱之间的密封可靠性。
[0004]
基于此，亟需一种电池顶盖和单体电池用来解决如上提到的问题。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于提供一种电池顶盖和单体电池，降低了密封圈的老化速度，延长了密封圈的寿命，保证了盖板与极柱之间的密封可靠性，降低了更换密封圈的成本。
[0006]
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0007]
一种电池顶盖，包括：
[0008]
盖板，所述盖板的第一侧面一体设置有凸包，所述凸包上开设有安装孔，所述安装孔的孔壁上设有容纳区；
[0009]
极柱，所述极柱的周侧凸出设有限位部，所述极柱穿设于所述安装孔内，所述限位部卡接于所述容纳区；
[0010]
密封组件，所述密封组件包括密封圈和密封件，所述限位部与所述盖板之间设置所述密封圈，所述密封件在所述盖板的所述第一侧面和/或相背于所述第一侧面的第二侧面封堵所述盖板与所述极柱之间的缝隙，且所述极柱两端凸出于所述密封组件设置。
[0011]
优选地，所述密封件包括第一注塑体，所述密封圈朝向所述凸包顶面的一侧、所述凸包和所述极柱之间设置所述第一注塑体。
[0012]
优选地，所述第一注塑体的一端延伸至所述盖板的所述第一侧面。
[0013]
优选地，所述电池顶盖还包括支撑件，所述支撑件设置在所述凸包与所述盖板的所述第二侧面相连的底面上，所述支撑件与所述凸包的所述底面之间形成所述容纳区。
[0014]
优选地，所述密封件还包括第二注塑体，所述密封圈相背于所述凸包顶面的一侧、所述支撑件和所述极柱之间设置所述第二注塑体。
[0015]
优选地，所述电池顶盖还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述盖板所述第二侧面，且所述绝缘层上设有供所述极柱穿过的通孔。
[0016]
优选地，所述电池顶盖还包括注液孔，所述注液孔封堵有注液密封件。
[0017]
优选地，所述电池顶盖还包括防爆阀，所述防爆阀设置在所述盖板上。
[0018]
一种单体电池，包括如上所述的电池顶盖和外壳，所述外壳设置有开口，所述盖板封堵于所述开口，电芯置于所述外壳与所述电池顶盖围成的腔体内并连接于所述极柱。
[0019]
优选地，所述外壳内部中空且所述开口设置有两个，两个所述开口分别设置于所述外壳的两端，两个所述电池顶盖分别封堵于所述开口，两个所述电池顶盖的所述极柱分别为正极极柱和负极极柱。
[0020]
本实用新型的有益效果：
[0021]
盖板上设置有凸包，凸包上开设有用于安装极柱的安装孔，极柱的周侧凸设限位部，极柱穿设于安装孔内且限位部卡接于安装孔孔壁上的容纳区，将极柱稳定的安装在盖板上。凸包与盖板一体设置也可以减少盖板的部件数量和组装工序，降低加工难度，同时可以快速并准确地安装极柱，降低了时间成本。设置密封组件，在盖板与极柱之间起到密封作用，也实现了电池顶盖防水防尘的功能。密封组件包括密封件和密封圈，密封圈设置在限位部与盖板之间，设置密封圈能够防止电解液漏出，提高了电池顶盖的密封性能，也提高了电池的安全性。密封件在盖板的第一侧面和/或相背于第一侧面的第二侧面封堵盖板与极柱之间的缝隙，能够将密封圈与空气、电解液或两者共同隔开，降低了密封圈的老化速度，延长了密封圈的寿命，进一步提高了盖板与极柱之间的密封可靠性，降低了更换密封圈的成本。极柱的两端凸出于密封组件设置，使得极柱便于与分别位于电池顶盖两侧的金属板和电芯极耳焊接，避免了在金属板或电芯极耳与极柱之间设置其他的连接部件，简化了结构，节省了成本。
附图说明
[0022]
图1是本实用新型实施例一提供的电池顶盖的剖视图；
[0023]
图2是图1中a处的局部放大图；
[0024]
图3是本实用新型实施例二提供的电池顶盖的剖视图；
[0025]
图4是图3中b处的局部放大图；
[0026]
图5是本实用新型实施例三提供的单体电池的结构示意图；
[0027]
图6是本实用新型实施例三提供的电池模组的结构示意图。
[0028]
图中：
[0029]
100、单体电池；
[0030]
10、电池顶盖；20、外壳；
[0031]
1、盖板；11、凸包；
[0032]
2、极柱；21、限位部；
[0033]
3、密封组件；31、密封圈；32、密封件；321、第一注塑体；322、第二注塑体；
[0034]
4、支撑件；
[0035]
5、绝缘层；
[0036]
6、注液孔；
[0037]
7、防爆阀。
具体实施方式
[0038]
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0039]
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0040]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0041]
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0042]
实施例一
[0043]
目前，极柱与盖板之间的缝隙内一般设有密封圈，空气、电解液或两者共同进入缝隙接触密封圈，使得密封圈受到腐蚀和氧化，久而久之，加速密封圈老化，降低了密封圈的寿命，从而降低了顶盖盖板与极柱之间的密封可靠性。
[0044]
为解决上述问题，本实施例提供了一种电池顶盖，降低了密封圈的老化速度，延长了密封圈的寿命，保证了盖板与极柱之间的密封可靠性，降低了更换密封圈的成本。
[0045]
具体地，如图1-2所示，电池顶盖10包括盖板1、极柱2和密封组件3。盖板1的第一侧面一体设置有凸包11，凸包11上开设有安装孔，安装孔的孔壁上设有容纳区。极柱2的周侧凸出设有限位部21，极柱2穿设于安装孔内，限位部21卡接于容纳区。密封组件3包括密封圈31和密封件32，限位部21与盖板1之间设置密封圈31，密封件32在盖板1的第一侧面和/或相背于第一侧面的第二侧面封堵盖板1与极柱2之间的缝隙，且极柱2两端凸出于密封组件3设置。设置容纳区能够将极柱2稳定的安装在盖板1上。凸包11与盖板1一体设置也可以减少盖板1的部件数量和组装工序，降低加工难度，同时可以快速并准确地安装极柱2，降低了时间成本。设置密封组件3，在盖板1与极柱2之间起到密封作用，也实现了电池顶盖10防水防尘的功能。密封组件3包括密封件32和密封圈31，密封圈31设置在限位部21与盖板1之间，设置密封圈31能够防止电解液漏出，提高了电池顶盖10的密封性能，也提高了电池的安全性。密封件32在盖板1的第一侧面和/或相背于第一侧面的第二侧面封堵盖板1与极柱2之间的缝隙，能够将密封圈31与空气、电解液或两者共同隔开，降低了密封圈31的老化速度，延长了密封圈31的寿命，进一步提高了盖板1与极柱2之间的密封可靠性，降低了更换密封圈31的成本。极柱2的两端凸出于密封组件设置，使得极柱2便于与分别位于电池顶盖10两侧的金属板和电芯极耳焊接，避免了在金属板或电芯极耳与极柱2之间设置其他的连接部件，简化
了结构，节省了成本。
[0046]
在本实施例中，盖板1采用冲压的工艺加工制成。极柱2采用冲压工艺加工制成。在其他实施例中，盖板1和极柱2还可以为其他工艺加工制成，例如局部结构拉伸的工艺，在此不作限定。
[0047]
在本实施例中，极柱2柱体的侧壁上凸出设有限位部21。极柱2的截面形状可为圆形、腰形、四边形等。
[0048]
进一步地，电池顶盖10还包括支撑件4，支撑件4设置在凸包11与盖板1的第二侧面相连的底面上，支撑件4与凸包11的底面之间形成容纳区。设置支撑件4能够支撑极柱2，能够防止极柱2窜动，而且支撑件4与凸包11的底面之间形成用于卡接限位部21的容纳区，并将限位部21压向凸包11的底面，保证了极柱2能够卡接于容纳区内部，进一步保证了电池顶盖10的密封性能。
[0049]
在本实施例中，支撑件4焊接于凸包11的底面上，能够保证支撑件4的支撑性能以及其与盖板1之间的稳定连接。安装孔沿周向设有第一连通孔和第二连通孔，安装孔、第一连通孔和第二连通孔由盖板1的第一侧面向盖板1的第二侧面依次相互连通，第一连通孔的半径大于安装孔，第二连通孔的半径大于第一连通孔，安装孔与第一连通孔之间形成第一台阶面，第一连通孔与第二连通孔之间形成第二台阶面。支撑件4焊接在第二台阶面上，支撑件4与第一台阶面之间形成容纳区，焊接于第二台阶面能够减小电池顶盖10的厚度，提高了结构的紧凑性。
[0050]
在本实施例中，密封圈31设置在第一连通孔的孔壁、限位部21和支撑体4之间。
[0051]
优选地，密封件32包括第一注塑体321，密封圈31朝向凸包11顶面的一侧、凸包11和极柱2之间设置第一注塑体321。设置第一注塑体321避免了空气与密封圈31接触，提高了密封性能。当盖板1安装于单体电池上时，第一侧面朝向单体电池外侧，凸包11朝向单体电池外侧，第一注塑体321能够将密封圈31与盖板1外侧的空气隔开，降低了密封圈31的老化速度，延长了密封圈31的寿命，进一步提高了盖板1与极柱2之间的密封可靠性，降低了更换密封圈31的成本。
[0052]
在本实施例中，第一注塑体321通过注塑成型，且第一注塑体321采用工程塑胶pps材质，该材质的尺寸稳定性与化学稳定性较高，保证了第一注塑体321的耐腐蚀性能，并保证了电池顶盖10的密封性。
[0053]
进一步地，第一注塑体321的一端延伸至盖板1的第一侧面，也就是说第一注塑体321包覆凸包11并延伸至第一侧面，增大了第一注塑体321与盖板1的连接面积，提高了连接强度，也起到保护凸包11的作用。在本实施例中，极柱2凸出于第一注塑体321设置，提高了焊接极柱2时的便利性。
[0054]
优选地，电池顶盖10还包括绝缘层5，绝缘层5设置于盖板1第二侧面，且绝缘层5上设有供极柱2穿过的通孔。设置绝缘层5能够保证电芯与盖板1之间的绝缘，保证电池的安全性。
[0055]
在本实施例中，绝缘层5向极柱2延伸并与支撑件4连接。绝缘层5焊接在盖板1和支撑件4上。
[0056]
在本实施例中，极柱2朝向盖板1第二侧面的一侧凸出于绝缘层5和支撑件4设置。
[0057]
实施例二
[0058]
本实施例是对于实施例一的进一步改进，除了实施例一描述的部件外，优选地，如图3-4所示，密封件32还包括第二注塑体322，密封圈31相背于凸包11顶面的一侧、支撑件4和极柱2之间设置第二注塑体322。使得支撑件4与极柱2之间的密封连接，提高了盖板1与极柱2之间的密封可靠性。在密封圈31的两个方向分别封堵盖板1与极柱2之间的缝隙，将密封圈31封存在缝隙中，使得密封圈31同时与空气和电解液隔开，能够进一步防止密封圈31电解液腐蚀，进一步地降低了密封圈31的老化速度，延长了密封圈31的寿命，进一步提高了盖板1与极柱2之间的密封可靠性，降低了更换密封圈31的成本。
[0059]
在本实施例中，密封圈31设置在第一台阶面与限位部21之间。
[0060]
在本实施例中，第二注塑体322通过注塑成型，且第二注塑体322采用工程塑胶pps材质，该材质的尺寸稳定性与化学稳定性较高，保证了第二注塑体322的耐腐蚀性能，并保证了电池顶盖10的密封性。
[0061]
优选地，如图3所示，电池顶盖10还包括注液孔6。注液孔6封堵有注液密封件。当电池顶盖10盖设于单体电池上时，注液孔6用于向单体电池内部注射电解液，当不需要向内注射电解液时，注液孔6封堵有注液密封件，有效的防止了电解液外漏，提高了密封可靠型。
[0062]
在本实施例中，注液密封件为密封钉，密封钉焊接于注液孔6中。
[0063]
优选地，电池顶盖10还包括防爆阀7，防爆阀7设置在盖板1上。当顶盖内侧气压超出正常范围后，防爆阀7能够爆开并释放压力，提高了安全性。
[0064]
为了便于理解，本实施例提供的电池顶盖10的安装步骤如下：
[0065]
首先，将密封圈31套设于限位部21上。其次，将极柱2抵在凸包11的底面上。再次，将支撑体4焊接于第二台阶面。然后，完成注塑第一注塑体321和第二注塑体322。最后，将绝缘层5焊接在盖板1第二侧面。
[0066]
实施例三
[0067]
本实施例提供了一种单体电池100。如图5所示，包括如上所述的电池顶盖10和外壳20。外壳20设置有开口，盖板1封堵于开口，电芯置于外壳20与电池顶盖10围成的腔体内并连接于极柱2。使用上述的电池顶盖10能够延长密封圈31的寿命，保证了盖板1与极柱2之间的密封可靠性，降低了更换密封圈31的成本。
[0068]
在本实施例中，电池顶盖10的盖板1焊接于开口处，提高了电池顶盖10与外壳20的连接强度。单体电池100内部的电芯极耳焊接于极柱2上。盖板1的第一侧面朝向单体电池100的外侧，盖板1的第二侧面朝向单体电池100的内侧。
[0069]
优选地，外壳20内部中空且开口设置有两个，两个开口分别设置于外壳20的两端，两个电池顶盖10分别封堵于开口，两个电池顶盖10的极柱2分别为正极极柱和负极极柱。外壳20呈两端开口的管状，其两端封堵的电池顶盖10上设置的极柱2分别为正极极柱与负极极柱，电芯置于外壳20内部，电芯的正极极耳焊接在正极极柱上，负极极耳焊接在负极极柱上。在本实施例中，外壳20的材料采用铝，通过加热铝锭并挤出的工艺形成管状结构的外壳20，在单体电池100需要的长度处截断。挤压工艺制成的外壳20能够简化外壳20的加工过程，减少了时间成本，并且扩大了外壳20的厚度和长度范围，避免了传统加工过程中的折弯工艺对于外壳20厚度和长度的限制，进一步降低了成本。
[0070]
优选地，每个单体电池100上至少设置有一个防爆阀7和一个注液孔6。在本实施例中，单体电池100正极处的电池顶盖10上设有防爆阀7和注液孔6，单体电池100负极处的电
池顶盖10上不设有防爆阀7和注液孔6。
[0071]
为了便于理解，本实施例提供的单体电池100的安装步骤如下：
[0072]
首先，根据单体电池100的需求加工出合适厚度和长度的外壳20，以及与之匹配的电池顶盖10。其次，将正极极耳与正极极柱焊接，负极极耳与负极极柱焊接。然后，将正、负极的电池顶盖10焊接在外壳20的两端。最后，将电解液从注液孔6注入单体电池100，并封堵注液孔6。
[0073]
由本实施例提供的单体电池100组成的电池模组如图6所示。连接单体电池100时，采用多个单体电池100并联或串联形成电池模组。
[0074]
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。